CN114262240A - 一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理剂及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理剂，其特征在于，按重量份计算，包括：厌氧发酵后沼渣196‑199份，所述厌氧发酵后沼渣为干湿分离后的湿垃圾进行厌氧发酵后获得的沼渣，自由基氧化剂1‑4份，所述氧化剂为七水合硫酸亚铁、过氧化氢或过硫酸钾中的任意一种或多种。本发明还还公开了其处理方法。本发明使用氧化剂进行氧化和低温干燥手段相结合，促进沼渣稳定化过程。该过程中将大分子有机物转变为稳定的小分子，使处理后的沼渣不易发臭、腐败，促进其腐殖化进程，促进沼渣的肥料化利用。
Description
技术领域
本发明属于厌氧发酵沼渣资源化利用技术领域，具体涉及一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理剂及其处理方法。
背景技术
湿垃圾堆肥后施入农田后可为农林作物提供一定的养分和有机物质，既是土壤改良剂，也是优质肥料。然而，由于好氧堆肥源头产品和工艺过程的不稳定性，导致堆肥后产品也存在质量不过关现象。
通过对垃圾分类后产生的湿垃圾沼渣的基本理化检测、营养指标检测、腐熟度检测和重金属检测结果表明：沼渣具有较高的营养成分和较低的生物毒性，具有良好的资源化利用潜力，但是较高的pH值和EC值影响了沼渣的再利用，同时极低的腐殖质含量和发芽指数说明沼渣具有较高的植物毒性，不能直接施用于土壤。
如将沼渣施用于土壤，需进一步提升沼渣的腐熟程度，降低pH值和EC值含量。前人实验表明：加热预处理后堆肥样的物料减量率和TC减量率均最低，加热预处理可以弱化矿化作用减少温室气体的排放。
芬顿反应是一种无机化学反应，过程是，过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe2+的混合溶液将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态。反应具有去除难降解有机污染物的高能力。
在反应中，羟基自由基(·OH)因其有极高的氧化电位(2.80eV)，其氧化能力极强，与大多数有机污染物都可以发生快速的链式反应，无选择性地把有害物质氧化成CO2、H2O或矿物盐，且不产生无二次污染。
本发明针对湿垃圾厌氧发酵沼渣含水率高，化学性质不稳定的特点，采用化学氧化方法，通过芬顿反应能快速提高沼渣稳定性，强化后期沼渣堆肥稳定化、腐殖化，对于发展低碳化堆肥技术，实现堆肥的资源化利用具有重要意义。
本方法所选用的原料来自上海老港垃圾处理厂厌氧发酵后的沼渣，该沼渣中含有大量水分、有机物、N、P、K和微量元素等，同时也含有一定的病原菌、霉菌毒素等有害物质，散发臭味，若不能合理地处理仍然会对环境带来巨大的污染。但若能经过合理地发酵，沼渣中的大量营养元素以及多种氨基酸则可以给生态农业带来很好的帮助。
发明内容
本发明的目的是提供一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理剂及其处理方法，可实现沼渣深度利用中深度腐殖化过程中沼渣的快速稳定化。
本发明在沼渣深度腐殖化的基础上，利用自由基强化和低温干化相结合的手段，实现沼渣化学性质稳定化，同时将其含水率控制在50％～60％，保证正式实验过程中的堆肥效果，同时也减小对设备的损耗，进而可将处理后的沼渣进一步应用于生产生活。
为实现以上目的，本发明提出以下技术方案：
一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理剂，按重量份计算，包括：
厌氧发酵后沼渣196-199份，所述厌氧发酵后沼渣为干湿分离后的湿垃圾进行厌氧发酵后获得的沼渣，所述沼渣的水分含量为80％-85％。
自由基氧化剂1-4份，所述氧化剂为七水合硫酸亚铁、过氧化氢或过硫酸钾中的任意一种或多种；
预实验结果表明：自由基份数占比小于1时，脱水效果并不明显；低于1:199的添加比例，其药剂脱水效果不明显；高于4:199，药剂用量过大，会造成资源浪费。
以硫酸亚铁为氧化剂时，干化温度为、比例为199:1时沼渣含水率处理前后变化效果最大，从80％减到43.44％。
因此以七水合硫酸亚铁作为自由基氧化剂使用时，所述厌氧发酵后沼渣与七水合硫酸亚铁的重量比为199：1。
在本发明的一个优选实施例中，所述自由基氧化剂为质量分数为5％-30％的过氧化氢溶液，所述厌氧发酵后沼渣与过氧化氢溶液的重量比为199：1。
以过氧化氢作为自由基氧化剂使用时，干化温度为60℃、比例为199:1时沼渣含水率处理前后变化效果最大，从80％减到53.32％；因此在本发明的一个优选实施例中，所述过氧化氢溶液浓度为30％。
以过硫酸钾作为自由基氧化剂使用时，干化温度为70℃、比例为198:2时沼渣含水率处理前后变化效果最大，从80％减到53.80％；因此，在本发明的一个优选实施例中，所述自由基氧化剂为过硫酸钾，所述厌氧发酵后沼渣与过硫酸钾的重量比为49:1。
一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理方法，包括如下步骤：
将所述自由基氧化剂与所述厌氧发酵后沼渣混合后进行氧化处理，
将充分被氧化后的沼渣进行低温干燥，使其含水率下降至50％-60％，所述低温干燥的温度为60-70℃。
在本发明的一个优选实施例中，所述氧化处理的时间为30分钟。
相较于现有技术，本发明实施例的有益效果如下：
本发明使用氧化剂进行氧化和低温干燥手段相结合，促进沼渣稳定化过程。该过程中将大分子有机物转变为稳定的小分子，使处理后的沼渣不易发臭、腐败，促进其腐殖化进程，促进沼渣的肥料化利用。
能有效解决目前垃圾分类后湿垃圾处理技术上存在的量大但处理效果不太乐观的问题，突破湿垃圾堆肥产品深度腐熟、厌氧沼渣堆肥高值化利用关键技术，为垃圾分类提供技术支撑，促进垃圾分类的稳步前进。该技术能提升湿垃圾减量化、能源化和资源化利用水平，有效改善城乡生态环境，具有十分广阔的市场前景。
具体实施方式
以下实施例会对本发明进行详述，本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。
实施例1
该实施例中所选化学试剂为质量分数为30％过氧化氢溶液。准备以下为按照重量份的原料：
厌氧发酵后沼渣199份，过氧化氢溶液1份；将以上原料均匀混合，得到混合料，将所述混合料存放30min之后放入烘箱中进行烘干10h，烘箱温度设置为70℃。
其中，所述混合料由沼渣、过氧化氢溶液按重量比为1：199组成。
使混合料含水率下降至68.5％。
实施例2
该实施例中所选化学试剂为七水合硫酸亚铁。准备以下按照重量份的原料：厌氧发酵后沼渣199份，过氧化氢溶液1份；将以上原料均匀混合，得到混合料，将所述混合料存放30min之后放入烘箱中进行烘干10h，烘箱温度设置为70℃。
其中，所述混合料由沼渣、七水合硫酸亚铁按重量比为1：199组成。
使混合料含水率下降至65.03％。
实施例3
该实施例中所选化学试剂为质量分数为过硫酸钾。分别准备以下按照重量份的原料：厌氧发酵后沼渣196份，过硫酸钾4份；将以上原料均匀混合，得到混合料，将所述混合料存放30min之后放入烘箱中进行烘干10h，烘箱温度设置为60℃。
其中，所述混合料由沼渣、过硫酸钾按重量比为1：50组成。
所述烘干效果使混合料含水率下降至50％-60％。
对比例1(在实施例1的基础上，不含化学试剂过氧化氢溶液)
该实施例中不加入任何化学试剂。准备以下按照重量份的原料：厌氧发酵后沼渣200，将以上原料充分搅拌，并将所述原料料存放30min之后放入烘箱中进行烘干10h，烘箱温度设置为70℃。
使混合料含水率下降至32.83％。
对比例2(在实施例2的基础上，不含化学试剂七水合硫酸亚铁)
该实施例中不加入任何化学试剂。准备以下按照重量份的原料：厌氧发酵后沼渣200，将以上原料充分搅拌，并将所述原料料存放30min之后放入烘箱中进行烘干10h，烘箱温度设置为70℃。
使混合料含水率下降至32.83％。
对比例3(在实施例3的基础上，不含化学试剂过硫酸钾)
该实施例中不加入任何化学试剂。准备以下按照重量份的原料：厌氧发酵后沼渣200，将以上原料充分搅拌，并将所述原料料存放30min之后放入烘箱中进行烘干10h，烘箱温度设置为70℃。
使混合料含水率下降至32.83％。
即对比例1-3的方法一样且沼渣原料一样。
对照组
未经过处理的上海老港垃圾处理厂湿垃圾厌氧发酵后的沼渣；
以检测结果中的腐殖质含量和腐殖化指数为依据，以科学合理的实验方法进行实验探究，将实验材料湿垃圾厌氧发酵后的沼渣均分为份，分别施以实施例1-3、对比例1-3以及对照组的化学催化快速稳定化过程，检测每组产品中的腐殖质含量和腐殖化指数，实验结果如下表1：
表1
| 组别 | 腐殖质含量/(g/Kg) | 腐殖化指数(HI) |
| 实施例1 | 120.58 | 0.17 |
| 实施例2 | 125.48 | 0.14 |
| 实施例3 | 261.24 | 0.45 |
| 对比例1 | 58.12 | 0.08 |
| 对比例2 | 58.12 | 0.08 |
| 对比例3 | 338.91 | 0.16 |
| 对照组 | 169.35 | 0.08 |
从以上结果可以看出，本发明制备的沼渣产品极大的提高了沼渣的稳定程度。与对照组相比，实施例1-3和对比例1-3组中，腐殖质含量和腐殖化指数均有所提高，证明加入氧化剂和低温干燥相结合的手段可以提高沼渣稳定性，促进沼渣化学性质稳定化。
实施例1中，加入化学试剂过氧化氢，所述混合料由沼渣、过氧化氢溶液按重量比为1：199组成，烘干温度在70℃时，腐殖质含量与对比例1相比，腐殖质含量增加1.16倍，腐殖化指数增加0.83倍，沼渣的稳定性得到极大增强。
然而将过氧化氢添加量改为2％时，沼渣的腐殖化指数为0.11，与添加1％的0.38相比，大幅下降。
实施例2中，加入化学试剂七水合硫酸亚铁，且控制混合料由沼渣、七水合硫酸亚铁按重量比为1：199组成，温度在70℃时，腐殖质含量与对比例1相比，腐殖质含量增加1.16倍，腐殖化指数增加0.83倍，沼渣的稳定性得到极大增强。
然而将硫酸亚铁添加量改为2％时，腐殖化指数为0.24，与添加量1％的0.46相比，稳定性下降很多。
实施例3中，加入化学试剂过硫酸钾，且控制混合料由沼渣、过硫酸钾按重量比为1：50组成，温度在60℃时，腐殖质含量与对比例1相比，腐殖化指数增加1.15倍，沼渣的稳定性得到极大增强。
然而将过硫酸钾添加量改为1％时，沼渣的稳定化指数为0.18，与2％时的0.48相比，稳定程度下降很多。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理剂，其特征在于，按重量份计算，包括：
厌氧发酵后沼渣196-199份，所述厌氧发酵后沼渣为干湿分离后的湿垃圾进行厌氧发酵后获得的沼渣，所述沼渣的水分含量为80-85％；
自由基氧化剂1-4份，所述氧化剂为七水合硫酸亚铁、过氧化氢或过硫酸钾中的任意一种或多种。
2.如权利要求1所述的一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理剂，其特征在于，所述自由基氧化剂为七水合硫酸亚铁，所述厌氧发酵后沼渣与七水合硫酸亚铁的重量比为199：1。
3.如权利要求1所述的一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理剂，其特征在于，所述自由基氧化剂为质量分数为5％-30％的过氧化氢溶液，所述厌氧发酵后沼渣与过氧化氢溶液的重量比为199：1。
4.如权利要求3所述的一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理剂，其特征在于，所述过氧化氢溶液浓度为30％。
5.如权利要求1所述的一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理剂，其特征在于，所述自由基氧化剂为过硫酸钾，所述厌氧发酵后沼渣与过硫酸钾的重量比为49:1。
6.如权利要求1-5当中任意一项一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述自由基氧化剂与所述厌氧发酵后沼渣混合后进行氧化处理，
将充分被氧化后的沼渣进行低温干燥，使其含水率下降至50％-60％，所述低温干燥的温度为60-70℃。
7.如权利要求6所述的一种自由基强化湿垃圾厌氧发酵沼渣稳定化处理方法，其特征在于，所述氧化处理的时间为30分钟。
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| CN110759516A (zh) * | 2019-09-28 | 2020-02-07 | 中原环资科技有限公司 | 一种沼液改性工艺方法 |
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